Центровые отверстия (по ГОСТу 14034-68), размеры в мм

Форма 1	Dmax^*)	d	L, не менее	l
	6,3	8,4   10,6   13,4   17,1	3,4   4,3   5,4
Форма 2	Dmax^*)	d	L1, не менее	L1
	6,3	9,6   12,2   15,2   19,1	4,6   5,7   7,2

 

^*)примечание D_max – диаметр вала, с которого снимается шкив или подшипник.

Задания № 5 и 7: ,

где D_н – наружный диаметр опорной поверхности (задание № 5-гайки, рис 6.4; задание № 7 – чашки, рис.7.7)

d – внутренний диаметр опорной поверхности (задание № 5- диаметр резьбы, рис 6.4; задание № 7 – d_отв, рис.7.7)

f – коэффициент трения сухих поверхностей

f= 0,15…0,18 – сталь по чугуну;

f= 0,18…0,3 – сталь по стали.

Полная длина рукоятки l (рис. 8.1)

l = l _расч. +D_г/2+120…150мм,

где D_г – диаметр головки винта (п. 5.2.2)

Длина 120…150мм добавляется для удобства захвата рукоятки рукой и для установки упорных шайб на концах рукоятки.

В механизме отвода муфты (задание № 6) используется штурвал по нормали МН –5 –64 [3,6].

Усилие рабочего на штурвале Р_раб= (120…140)Н

Радиус штурвала

По радиусу штурвала по нормали подбирается штурвал и рукоятка к нему.

 

 

8.3. Определение диаметра рукоятки.

Рукоятка работает на изгиб как консольная балка (рис.8.1) с вылетом l _и

l_{и =} l_расч.- D_г/2; M_и=Р_раб.· l_и;

;

[σ_и]=σ_т/n; n=2…3.

Полученный размер округлить в большую сторону по ГОСТ 6636-83.

 

9. Стопорные винты

 

При вращении винта 1 в резьбе на длине свинчивания его с гайкой возникает момент Т_р, который стремится вращать гайку.

Препятствует этому момент сил трения на опорной поверхности буртика гайки Т_оп.б.

Гайка будет неподвижна если Т_оп> Т_р (1)

Здесь (п. 8.2) (рис. 6.2 а)

 

Для поверхности без смазки:

f=0,15…0,18 – сталь по чугуну;

f=0,18…0,3 – сталь по стали;

f=0,10…0,15 – сталь по бронзе.

Если Т_оп.б ≤ Т_р, то нужно исключить возможность вращения гайки. Для этого устанавливают стопорный винт. (рис. 9.1).

В качестве стопорных винтов используют установочные винты с коническим концом диаметром М6, М8 по ГОСТ 1478-74. Изготавливают их из стали ст.3; 20; 30. Винты проверяют на срез

Рис.9.1

,

 

10. Шарнирные соединения в заданиях № 2 и 3.

 

10.1. Задание № 2.

Шарнирное соединение корпуса и захвата в этой конструкции ничем не отличается от шарнирного соединения винта с захватом из задания № 5. Вместо толщины зуба в расчете следует брать толщину захвата съёмника для шкивов. Усилие, действующее на ось Q/2, т.к. у съёмника два захвата.

 

 

10.2. Задание № 3.

Ось с захватом может перемещаться по пазу в корпусе съёмника. Таким образом, съёмник настраивается на размер снимаемого подшипника. Диаметр подшипника, указанный в задании, является наибольшим для данного съёмника. Обычно ход оси составляет (30…40)мм.

При расчетах на смятие нужно учесть, что ось находится не в круговом отверстии в корпусе, а в пазу. Поэтому при расчете на смятие – расчет по корпусу:

где – т.к. у съёмника три захвата;

– т.к. ось в пазу корпуса;

– толщина опорных поверхностей паза корпуса.

Остальное так же как в п. 5.2.3.а, б

10.3. Определение длины оси

Длина оси должна быть достаточной для того, чтобы после установки её на место, можно было в задании № 2 установить на неё шплинт, а в задании № 3 – шайбу и шплинт.

 

11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ВИНТА.

 

После того, как определены размеры чашек, захватов, гайки и рукоятки можно определить линейные размеры основного винта конструкции.

Длина винта складывается из длин следующих участков (по заданиям):

Задания № 1 и 4:

- l _хв – длина хвостовой части винта (рис. 5.2. и 5.3), определяется в результате конструирования чашек устройств;

- l _раб – длина рабочей части винта, получается как сумма высоты гайки и заданного хода винта;

- в _к+ в _п – суммарный размер проточки для выхода инструмента и переходного участка (рис. 5.6);

- Н_гол – высота головки винта (рис. 5.6) Н_гол=(1,8…2)d_р (п. 8.2); d_оп=d_р+(1…2)мм – диаметр отверстия под рукоятку.

 

Задания № 2 и 3:

- l _кон – длина конического участка нижнего конца винта;

- l _пер= 5…7 – длина перехода от конического участка до начала резьбовой части винта;

- l _раб – длина рабочей части винта, получается как сумма 0,5 l, где l – размер захвата (рис. 7.1 и 7.2); Н_г – высоты гайки и заданного рабочего хода винта;

- (в _к+ в _п)+ Н_гол – (см. задания № 1 и 4);

- плюс (1…1,5)р – запасная длина винта.

 

Задание № 5:

- (с₁+с₂) – размеры зуба (рис 5.5);

- (Н_вт) - (с₁+с₂+с₄) – (рис 5.5), Н_вт – высота выталкиваемой втулки;

- Н_стак. – высота стакана (п. 12.5);

- Н_г – высота гайки (п. 6.2.1);

- плюс запасной участок (1,5-2)Р.

-

Задание № 6:

- l ₃-(0,7…1,2)d₃;

- l ₂-(0,8…1)d₂+20мм, где 20мм – толщина стопорного кольца;

- l _Б= 6…10мм;

- l _ш- определяется по нормам на штурвал (см. п. 8.1);

- l _кр =(1,2…1,3)d_6.

 

Задание № 7:

- l ₀ – длина оси чашки l ₀=δ_ч+(1…2)мм, где δ_ч- толщина тела чашки (п. 8.5);

- Н_гол- высота головки винта (см. задание № 1 и 4);

- (в _к+ в _п)- суммарный размер проточки и переходного участка (рис. 5.5);

- l _раб- длина рабочей части винта, получается как сумма высоты гайки и заданной высоты подъёма груза плюс запас (1-1,5)Р.

- Полученная таким образом длина винта округляется до целого числа по ГОСТ 6636-83.

12. Корпусные детали

 

12.1. Задание № 1.

Корпус пресса рис 12.1.а.

Корпус пресса изготовляется отливкой из чугуна марок СЧ15; СЧ18 или из стали марок 35Л; 40Л; 45Л.

Размеры, определяемые по заданным и полученным параметрам:

D=D_нг; D_нг – наружный диаметр гайки;

Н≥ ; - высота гайки без буртика;

l = l _раб +h_б + l _н, где l _раб - заданный рабочий ход винта;

h_б - высота буртика гайки;

l _н - размер от нижней поверхности чашки до начала резьбы винта (рис. 5.2);

l ₁ – заданный вылет оси винта пресса;

D_з = D_н +2мм, D_н – наружный диаметр чашки (рис. 5.2);

D₄ =(3…4)D_з

D_з = D_н +2мм, D_н – наружный диаметр чашки (рис. 5.2);

D₄ =(3…4)D_з

Толщина стенок отливки принимается (8…12)мм. Остальные размеры определяются конструктивно Удобно сделать это прорисовкой от руки на миллиметровке в масштабе 1:1.

При конструировании Т – образного сечения обычно принимаются а=(3,5…5)δ и в /а=1,2…1,5.

Опасным является сечение А-А (рис 12.1) в котором действуют суммарные напряжения

σ = ± σ_и + σ_р ≤ [σ_р],

где , Н/мм²; , Н/мм²,

Изгибающий момент: М=Q· l _м, Нмм

l _м – расстояние от оси винта до центра тяжести сечения.

 

W_А – момент сопротивления сечения относительно центральной оси У_с (рис. 12.1 б);

А – площадь сечения

Моменты сопротивления и :

, ,

где J_ус – момент инерции сечения относительно центральной оси;

х_с – расстояние от оси у до центра тяжести сечения

,

где А₁, А₂ – площади прямоугольников, на которые разбито сечение АА;

х₁, х₂ – соответственно расстояние от центральных осей У₁ и У₂ до

оси У.

Центральный момент инерции сечения АА относительно оси У_с

,

где - момент инерции относительно центральных собственных осей у₁ и у₂, соответственно

;

а₁ = х_с - х_1; а₂ = х₂ - х_с.

Величины допускаемых напряжений: для чугуна [σ]_р=40…60Мпа,

[σ]=130…150Мпа; для стали [σ]_р ≈[σ] =90…110Мпа.

12.2. Задание № 2:

Корпус съёмника для шкивов рис 12.2.

Материал – сталь: ст.3; ст.4; 35; 45.

Размеры, определяемые по заданным и полученным параметрам:

D=D_нг; D_нг – наружный диаметр гайки;

d_оси= d₀; d₀ – диаметр оси;

Н ≥ ; – высота гайки без буртика;

l _з – по заданному диаметру шкива и конструкции захвата;

В ≥ D_б; D_б- диаметр буртика гайки;

в ₁= в; в – толщина захвата;

с₁= h+(4…6)мм; h – ширина захвата;

с₂= l /2+(2…3)мм.

Остальные размеры определяются конструктивно.

Корпус работает на изгиб как двухопорная балка, нагруженная посредине силой Q.

Напряжения в среднем сечении такой балки с учетом ослабления отверстием D.

,

где , Нмм;

, мм³;

, Мпа; n=1,5…2.

Если условие прочности не выполняется, нужно увеличить В или Н (или оба размера) и повторить расчет. Если В<2b, то нужно проверить контакт корпуса с осью на смятие (п. 5.2.3 б).

 

12.3. Задание № 3.

Корпус съёмника для подшипников рис. 12.3.

Материал – ст.3; ст.4; сталь 35, 45.

Размеры определяемые по заданным и полученным параметрам:

D=D_нг; D_нг – наружный диаметр гайки;

Н ≥ ; – высота гайки без буртика;

δ =δ₁= в; в – толщина захвата;

D_к ≥ D_б; D_б- диаметр буртика гайки;

l ₁=30…40мм (п. 10.2)

l ₂ – определяется по наружным диаметрам заданного подшипника;

в _n=d_0; d₀- диаметр оси шарнирного соединения (п. 10.2).

Остальные размеры определяются конструктивно.

Полученную конструкцию нужно проверить на прочность в опасных сечениях А-А и Б-Б.

Сечение А-А ,

где , Нмм – изгибающий момент;

т.к. сечение ослаблено пазом под захват и

пазами под ось;

[σ_и] – см. п.12.2.

Сечение Б-Б.

Расчетная схема – балка несимметрично нагруженная (рис. 12.4)

, Нмм; , мм³

12.4. Задание № 4.

Корпус пресса для гибки труб рис 12.6.

Материал – сталь 35Л; 40Л.

Размеры, определяемые по заданным или полученным параметрам:

D=D_нг; D_нг – наружный диаметр гайки;

; – высота гайки без буртика;

D_к ≥ D_б; D_б- диаметр буртика гайки;

l = l _раб+h_б+ l _н, где l _раб- заданный ход винта;

h_б- высота буртика гайки (п. 6.2.3);

l _н – размер от нижней рабочей поверхности до начала

резьбы винта (рис. 5.3.);

Остальные размеры определяются конструктивно.

Полученную конструкцию нужно проверить на прочность в опасных сечениях А-А и Б-Б.

Сечение А-А ,

где , Нмм;

;

[σ_р]= σ_т/n где n=1,5…2.

Сечение Б-Б.

, Нмм; , мм³

[σ_и] – см. п. 12.2.

 

12.5. Задание № 5.

Корпус съёмника для втулок (рис. 12.5)

Материал – сталь ст.3

Корпус состоит из втулки 1 и приваренного к ней диска 2.

Размеры, определяемые по заданным или полученным параметрам:

d _отв= d+(2…3)мм; d- диаметр винта;

D ≥ D_нг; D_нг – наружный диаметр гайки;

D₃ =D_нар.вт +5мм; D_нар.вт – наружный диаметр выталкиваемой втулки;

δ≥5мм;

D₄ =D₃+2δ;

h=(1,3…1,5)δ

Н= l; l - длина выталкиваемой втулки;

Н₁= Н+ h+ (3…5)мм.

Толщина стенки δ проверяется на сжатие.

Остальные размеры определяются конструктивно.

 

12.6. Задание № 6.

Корпус механизма отвода муфты рис. 12.7.

Материал – см. 12.1.

Размеры, определяемые по заданным и полученным параметрам;

L₁= l _р+Н_г+20мм (20мм- толщина стопорного кольца);

d₂ и d₃ – по соответствующим диаметрам опорных поверхностей винта

(п. 5.2.2);

с₁≥0,6D_нг;

с = с₂ ≥ (1,2…1,5)с_1.

Размеры таврового сечения корпуса определяются аналогично рассмотренному для задания № 1 (п. 12.1).

 

12.7. Задание № 7.

Корпус домкрата рис. 12.8.

Материал – чугун марок СЧ15; СЧ18

Размеры, определяемые по заданным и полученным параметрам:

D=D_нг; D_нг – наружный диаметр гайки;

Н ≥ ; – высота гайки без буртика;

D₂ ≥ D_б; D_б- диаметр буртика гайки;

Н₄= l _раб+ (15…20)мм; l _раб – длина рабочей гайки винта;

D₃= D+ (3…5)мм;

 

 

tgγ= 0.08…0.1; D₅= D₃+ 2Н₄tg γ;

Диаметр D₇ определяется из условия прочности на смятие деревянной опоры, на которую ставится домкрат. Для дерева [σ_см]=2…2,5Мпа.

Толщина стенки

Толщина стенки корпуса δ=8…12мм. Необходимо проверить её на сжатие. Для проверки принимается сечение А-А. [σ_сж]=130…150Мпа.

Толщина фланца h₁=(1,2…1,5)δ

 

13. Коэффициент полезного действия винтового устройства.

 

К.П.Д. винтового устройства

К.П.Д. винтового устройства определяется по формуле

,

где – полезная работа за один оборот винта;

– затраченная работа за один оборот винта.

Для однозаходных винтов , Н·мм

где Р – шаг винта.

Н·мм

 

13.2. К.П.Д. винтовой пары

К.П.Д. винтовой пары определяется по формуле

 

Библиографический список.

1. Решетов Д.Н. Детали машин. – М. Машиностроение, 1989, -496с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя, в 3-х томах,

-М.: Машиностроение, 1994г.

3. Орлов П.И. Основы конструирования, -М.: Машиностроение, 1988.

Кн. 1. – 580с., кн. 2 – 542с.